グラファイト電極シートの反発特性と抵抗特性をさまざまなプレス方法で評価
バッテリーエネルギー密度は常にリチウムイオンバッテリー研究のホットスポットの1つであり、正負の材料の高容量を選択し、圧縮密度を向上させるとバッテリーエネルギー密度を大幅に向上させることができますが、高い圧縮密度はバッテリー比率のパフォーマンスに影響を与え、安全性さえももたらしますしたがって、適切な圧縮密度を追求することは、バッテリー設計にとって非常に重要です。実際の電池の極板の製造は通常ローラーですが、一部の研究室では小さな極板を準備し、試験極の抵抗は垂直レベリングであるため、黒鉛粒子の方向に対するこれら 2 つの方法が異なる可能性があるため、この論文では比較してみます。極圧縮密度と抵抗に対するレベリングとローラー圧力を測定し、バッテリー設計者に参照データのサポートを提供します。
図 1 正極シートと負極シートのローラー圧力の図
1. 実験装置及び試験方法
1.1 実験装置: ポールシート抵抗器、モデル BER1300 、電極直径 14mm、印加圧力 5~60MP a; 装置の外観は図2のとおりです。
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図2. (a) BER1300の外観図 (b) BER1300の構造図
1.2 試験方法：測定する極板を5cm×10cm程度の長方形に切り、試料台上に置き、M RMSソフト上で試験圧力、圧力保持時間などのパラメータを設定して試験を開始します。ソフトウェアは、ポールシートの厚さ、抵抗、抵抗率、導電率、その他のデータを自動的に読み取ります。
1.3 テストパラメータ&注意 ;
①。異なる圧力下で下部プレートの反発量をテストします。
②。広げたプレートを貼り付けて再度プレスし、2 つの抵抗率を比較します。
③。広げたポールと丸めたポールのさまざまな圧力下で抵抗率をテストします。
2. データ分析
2.1 2種類のプレス方法による極板厚さの反発量の比較
図3に示すように、平極板厚が薄い場合、反発量は低圧時の0.4%から26%、極板厚が24%と増加します。上記の現象は、圧縮密度が小さい領域では、横方向せん断力が存在するにもかかわらず、粒子間の反発力が圧力解放後の反発力よりも大きいことを示しています。圧縮密度が増加すると、2 つの方法後のポールの厚さのリバウンドは基本的に同じになります。
図3 ローラー加圧と平加圧板の厚み反発量の比較
2.2 レベリング試験板と電圧試験板の抵抗率の比較
違いを比較すると、図4に示すように、圧縮密度が5MPaになるとポールの抵抗率が減少し、電極の抵抗率が増加しますが、圧縮率は一定の値より大きくなります。この現象は主に圧力の違いによるもので、電極と電極表面の接触抵抗が増加し、電極コーティング粒子も減少します。5MPa 試験では圧力板の抵抗率が異なりますが、粒子間の接触抵抗は異なります。電極コーティングは減少しますが、テスト電極と電極表面の接触抵抗は増加し、代わりに圧縮密度とともに合計抵抗率が増加します。
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図 4. (a) レベリング後の抵抗率と圧縮密度。(b) プレス後の比抵抗と圧縮率
2.3 レベリング圧力とローラー圧力後の電気抵抗率の比較
極板の抵抗率およびローラ圧力は、図１に示すように試験される。5. 極板の回転電圧は圧縮密度とともに増加し、その後減少します。抵抗率は、同じ圧縮密度の下での極板の抵抗率よりも高くなります。上記の現象は、平坦な圧力よりも電極の表面状態の影響が大きく、試験電極と電極表面の間の接触抵抗が大きくなった、またはローラー加圧モードによりグラファイト層が滑り、導電性の低いベース面が平行に配置されると、電極の抵抗率が大きくなります。
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図 5. (a) レベリング後の RR
と圧縮。(b) ローラープレス後のR&アンプ
;締固め
3. まとめ
黒鉛負極の反発量と抵抗性能を評価した。それは上記の実験データからも分かります。
1. 平圧とローラー圧では反発量が異なります。
2. 圧力を平準化して再圧縮した後の電極シートが圧縮密度とともに増加する場合、抵抗率の傾向は逆になります。これは、圧力を平準化した後のテスト電極と電極シート表面の間の接触抵抗の増加に関連している可能性があります。
3. 電極板のレベリングとロール圧力について、再圧縮試験電極板の抵抗率は、圧縮密度の増加に伴い、2 つの加圧板モードの抵抗率の変化傾向は類似しており、圧縮後の抵抗率が変化することがわかります。加圧プレートは加圧プレートの前よりも大きくなり、ローラー加圧モードでは電極プレートの抵抗率がより大きく増加します。
厚さの反発と抵抗率に関するさまざまなプレート法の上記の結果に基づいて、X RD 、S EM 、およびその他の特性評価方法をさらに組み合わせて、さらに詳細な分析を行うことができます。
参考資料
1. サング 銃 リー 、ドン ヒョプ チョン 。リチウムイオン電池の湿潤性に及ぼす電極圧縮の効果。ジャーナル の 力 情報源 265(2014) 363-369。
2. 徐 ジエル 、李 ホン ら、リチウム電池研究における導電率試験および分析方法 [J]。エネルギー貯蔵科学技術、2018、7 (5) 926-955。
3. ウー・シャンクン、ザン・キュセット、チャン・ラン、チャン・スオジャン。リチウム電池電極シートの微細構造の最適化と制御可能な作製技術の進歩[J]。応用化学、35 (9): 1076-1092。